C语言中 static 的用法全局变量与局部变量

C语言中 static 的用法全局变量与局部变量

1. 什么是static?

static 是 C语言中很常用的修饰符，它被用来控制变量的存储方式和可见性。

1.1 static 的引入

在函数内部定义的变量，当程序执行到它的定义处时，编译器为它在栈上分配空间，函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉，这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时，如何实现？ 最容易想到的方法是定义为全局的变量，但定义一个全局变量有许多缺点，最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围（使得在此函数中定义的变量，不仅仅只受此函数控制）。static 关键字则可以很好的解决这个问题。

1.2 静态数据的存储

全局（静态）存储区：分为 DATA 段和 BSS 段。DATA 段（全局初始化区）存放初始化的全局变量和静态变量；BSS 段（全局未初始化区）存放未初始化的全局变量和静态变量。程序运行结束时自动释放。其中BBS段在程序执行之前会被系统自动清0，所以未初始化的全局变量和静态变量在程序执行之前已经为0。存储在静态数据区的变量会在程序刚开始运行时就完成初始化，也是唯一的一次初始化。

**优势：**可以节省内存，因为它是所有对象所公有的，因此，对多个对象来说，静态数据成员只存储一处，供所有对象共用。静态数据成员的值对每个对象都是一样，但它的值是可以更新的。只要对静态数据成员的值更新一次，保证所有对象存取更新后的相同的值，这样可以提高时间效率。

2. 在 C/C++ 中static的作用

2.1 总的来说

• （1）在修饰变量的时候，static 修饰的静态局部变量只执行初始化一次，而且延长了局部变量的生命周期，直到程序运行结束以后才释放。
• （2）static 修饰全局变量的时候，这个全局变量只能在本文件中访问，不能在其它文件中访问，即便是 extern 外部声明也不可以。
• （3）static 修饰一个函数，则这个函数的只能在本文件中调用，不能被其他文件调用。static 修饰的变量存放在全局数据区的静态变量区，包括全局静态变量和局部静态变量，都在全局数据区分配内存。初始化的时候自动初始化为 0。
• （4）不想被释放的时候，可以使用static修饰。比如修饰函数中存放在栈空间的数组。如果不想让这个数组在函数调用结束释放可以使用 static 修饰。
• （5）考虑到数据安全性（当程序想要使用全局变量的时候应该先考虑使用 static）。

2.2 静态变量与普通变量

静态全局变量有以下特点：

• （1）静态变量都在全局数据区分配内存，包括后面将要提到的静态局部变量;
• （2）未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（在函数体内声明的自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化，而在函数体外被声明的自动变量也会被初始化为 0）；
• （3）静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的。

**优点：**静态全局变量不能被其它文件所用；其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突。

（1）全局变量和全局静态变量的区别

• 1）全局变量是不显式用 static 修饰的全局变量，全局变量默认是有外部链接性的，作用域是整个工程，在一个文件内定义的全局变量，在另一个文件中，通过 extern 全局变量名的声明，就可以使用全局变量。
• 2）全局静态变量是显式用 static 修饰的全局变量，作用域是声明此变量所在的文件，其他的文件即使用 extern 声明也不能使用。

2.3 静态局部变量有以下特点：

• （1）该变量在全局数据区分配内存；
• （2）静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；
• （3）静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为 0；
• （4）它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束。

一般程序把新产生的动态数据存放在堆区，函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间，静态数据（即使是函数内部的静态局部变量）也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。

2.4 例子

/*file3.h*/
#pragma once
#include 
static int xx = 4;
static void fun3()
{
	int a = 3;
	printf("this is fun3, %d\n", a);
}

static void fun4()
{
	int a = 4;
	printf("this is fun4, %d\n", a);
}

/*file2.c*/
#include 

static int x = 3;
void fun2()
{
	printf("this is fun2\n");
}

static void fun2_()
{
	printf("this is fun2_\n");
}

/*file1.c*/
#include 
#include 
#include 
#include "file3.h"
extern x;
static void fun1()
{
	printf("this is fun1\n");
}

static void funAdd()
{
	static int a = 3;
	a = a + 1;
	printf("this is fun add %d\n", a);
	printf("a 的地址： %p\n", &a);
}

static void funAdd2()
{
	int a = 3;
	a = a + 1;
	printf("this is fun add %d\n", a);
	printf("a 的地址： %p\n", &a);
}


int main()
{
	fun1(); // this is fun1
	fun2(); // this is fun2
    fun2_(); // error, 无法解析的外部符号
	fun3(); // this is fun3
	fun4(); // this is fun4
	funAdd(); // this is fun add 4
	funAdd2(); // this is fun add2 4
	funAdd(); // this is fun add 5
	funAdd2(); // this is fun add2 4
	printf(" %d\n", x); // error, 无法解析的外部符号
	printf(" %d\n", xx); // 4

	return 1;
}

3. 总结

static是一个很有用的关键字，使用得当可以使程序锦上添花。当然，有的公司编码规范明确规定只用于本文件的函数要全部使用static关键字声明，这是一个良好的编码风格。

无论如何，要在实际编码时注意自己的编码习惯，尽量体现出语言本身的优雅和编码者的编码素质。